Vorteile und Anforderungen Der Name LED steht für lichtemittierende Diode. Sie ist ein kleines Halbleiterbauelement, ähnlich wie die Silizium-Chips in Computern und Mobiltelefonen. Die großen Vorteile der LEDs liegen in ihrer hohen Lichtausbeute, der kleinen Bauform und der großen Robustheit. Auch enthalten sie keine gefährlichen Stoffe wie beispielsweise Quecksilber, was die Entsorgung vereinfacht und Gesundheitsrisiken im häuslichen Umfeld verringert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Glühlampen können LEDs nicht direkt am 220-Volt-Stromversorgungsnetz betrieben werden, sondern benötigen eine spezielle Ansteuerelektronik, die für die richtigen Strom- und Spannungspegel sorgt. Dabei ist zu beachten, dass diese Stromversorgung ebenfalls einen hohen elektrischen Wirkungsgrad aufweist, weil ansonsten der hohe Wirkungsgrad der LED in einem Beleuchtungssystem zunichtegemacht werden würde. Auch sollte die Stromversorgung die Möglichkeit des Dimmens bieten, also die benutzergesteuerte Einstellung der Helligkeit.
Anwendungen im Raum und im Auto
Aufgrund der kleinen Bauform von LEDs ist es vorteilhaft, LED-basierte Beleuchtungssysteme mit zahlreichen kleineren Lichtquellen auszuführen. Die kleinen Lichtquellen können dabei praktisch beliebig verteilt werden, um beispielsweise eine homogene Raumausleuchtung zu ermöglichen. Auch kann die Anordnung so gewählt werden, dass bestimmte Designwünsche berücksichtigt werden können. Das ist nicht nur in der Allgemeinbeleuchtung von Vorteil, sondern auch beispielsweise im Automobilbereich, wo LEDs ebenfalls als Frontscheinwerferquelle Einzug halten. Um eine hohe Energieeffizienz zu erreichen, sollten mehrere LED-Lichtquellen mit einer zentralen Ansteuerelektronik betrieben werden. Auf diese Weise wird natürlich auch eine Kostenoptimierung erzielt. Das Anwendungsspektrum für LED-Technologien ist breit. Das Jenaer Unternehmen Dilitronics beispielsweise entwickelt Ansteuerungslösungen für LED-Applikationen.
Quelle: Dilitronics
Vernetzung und Smart Home
Die großen Vorteile von LED-Beleuchtungssystemen können dann bestens genutzt werden, wenn auch eine Vernetzung der einzelnen Beleuchtungssysteme in einem Gesamtsystem ermöglicht wird. Dazu gibt es bereits standardisierte Kommunikationsprotokolle wie DALI oder DMX, die auch komplexe Systemlösungen unterstützen. In Zukunft werden auch ethernetbasierte Systeme an Bedeutung gewinnen. Die Kommunikationsschnittstellen sind eine wichtige Voraussetzung für Smart Home-Lösungen, die weitere Energieeinsparpotenziale bieten. In diesem Zusammenhang können auch Sensoren wie Bewegungsmelder oder Umgebungslichtdetektoren in moderne Beleuchtungssysteme integriert werden.
Innovative Technologien zur Ansteuerung von LEDs in Beleuchtungssystemen liegen auch im Investitionsfokus von VNT Management. Wir investieren bevorzugt in junge Start-up-Firmen, die neue Technologien zur Nutzung erneuerbarer Energien oder zur Einsparung von Energie entwickeln. Elektrische Systeme sind dabei für uns von besonderem Interesse. Die LED-Technologie bietet ein enormes Energieeinsparpotenzial und ein großes Marktwachstum, daher haben wir bereits in diesem Bereich investiert und sind auch weiterhin an neuen innovativen Lösungen interessiert.
Mehr Sicherheit, weniger Kosten
Neben bekannten Anwendungen in der Allgemeinbeleuchtung können LEDs auch neue Anwendungsfelder erschließen oder zumindest besser bedienen als herkömmliche Lösungen. So werden LEDs mit einer geringen elektrischen Spannung betrieben, was große Sicherheitsvorteile bei Installationen in kritischen Bereichen bietet, zum Beispiel in Nassräumen wie Bädern oder bei explosionsgefährdeten Bereichen. Auch können LEDs nicht nur als Weißlichtquelle verwendet werden, sondern ebenfalls als farbige Lichtquelle, was als Akzentuierung im Bereich der Innen- und Außenarchitektur von großem Interesse ist.
Die zahlreichen Anwendungen von LEDs in Beleuchtungssystemen aller Art bieten zahlreiche Investitionsmöglichkeiten in technologieorientierten Unternehmen als auch auf der System- und Anwendungsseite. Straßenbeleuchtungen mit LED-Lichtquellen ermöglichen Energie- und Kosteneinsparungen auf kommunaler Ebene. Neue Finanzierungsmodelle können dabei in der Umsetzung der technologischen Möglichkeiten in die reale Anwendung hilfreich sein.
Tests mit anderen Materialien
Die treibenden Faktoren, um neue Technologien im Bereich der LED-Komponenten zu entwickeln, sind der Wunsch, die Lichtausbeute immer weiter zu erhöhen sowie die Herstellungskosten zu senken. LEDs zur Allgemeinbeleuchtung emittieren weißes Licht, das aus einer Kombination von blau leuchtenden LEDs mit phosphorhaltigen Deckmaterialien entsteht. Die LEDs werden dabei mit Herstellungsverfahren der Halbleiterindustrie meistens auf Saphir-Substraten hergestellt. Neue Entwicklungen betrachten auch Silizium als alternatives kostengünstiges Substratmaterial. Auch andere Materialien der LED-Bauelemente ebenso wie einzelne Schritte des Herstellungsprozesses werden auf alternative Möglichkeiten untersucht, um Kostensenkungen zu erreichen.
Ausblick
Neben diesen Anwendungsbereichen gibt es auch junge Start-up-Firmen, die generell neue Wege der Lichterzeugung mit LEDs einschlagen wollen, mit neuen Materialien oder speziellen Verfahren, die physikalische mikroskopische Effekte ausnutzen, sogenannte Quantendrähte. Eine weitere Art von lichtemittierenden Dioden verwenden sogenannte organische Halbleitermaterialien als Grundsubstanz, also Ketten von speziell modifizierten Kohlenstoffmolekülen, und werden daher als OLEDs bezeichnet. Der Vorteil der OLEDs liegt in ihren geringen Kosten pro Fläche. Daher finden sie bereits als Flächenlichtstrahler Einzug in den Beleuchtungsmarkt. Allerdings liegt ihre Energieeffizienz deutlich unter den konventionellen LED-Bauelementen, was ihre Einsatzmöglichkeiten wiederum einschränkt.
Zum Autor
Dr. Torsten Wipiejewski ist Partner der Beteiligungsgesellschaft VNT Management Oy (www.vntm.com), die in den Bereichen Cleantech und erneuerbare Energien investiert.
